Устройство для реализации процесса массопередачи

(55 ИЕ ИЗ ОПИСА ПАТЕНТУнова2 зп ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Империал Кемикал индастриз лимитед (ОВ)(72) Колин Рэмшоу, Роджер Говард Мэллисон (6 В)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА МАССОПЕРЕДАЧИ . (57) Использование: для осуществления массообмена между текучими фазами, по Изобретение относится к устройству для осуществления массообмена между текучими фазами, по крайней мере одна из которых является жидкостью.На фиг,1 представлен продольный разрез устрОйства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг,3 - схема непрерывного дистилляционного устройства; на фиг,4- схема устройства, показанного на фиг.3, применительно к паровой рекомпрессии.Устройсво содержит полый диск, имеющий корпус 1 из нвржавеющей стали, стенку 2 и крышку 3, закрепленную болтами на ней, полый вал 4. Полый вал 4 соединен с четырьмя радиальными каналами 5 в корпусе 1, которые ведут к проходам 6, через которые может протекать жидкость. Стенке 2 снабжена фланцем 7, который входит в кольцевую канавку 8 в крышке 3, Кольцо 9, . крайней мере одна из которых является жидкостью. Сущность изобретения: устройство для реализации процесса массопередачи между двумя текучими фазами содержит проницаемый элемент, поверхности стенок которых образуют извилистыф канал для прохождения текучих фаэ, установленный с воэможностью вращенияи выполненный из прядей, волокон, фибрил или нитей, взаимосвязанных между собой в трехмерную основу, при этом элемент имеет пористость по меньшей мере 90 ф(, и межф 2 азнУзю поверхность по мерей мере.1000 м /м, пряди. волокна, фибрилы или нити имеют точечные связи, Трехмерная ос может быть выполнена иэ металла.ф-лы, 4 ил., 4 табл. выполненное из металлической обьемной сетки, обычно из Ретимета 80, расположено ев между корпусом и крышкой, оно удержива- СО ется внутренней проволочной сеткой 10, а Я также наружной проволочной сеткой 11, об- ф разуя при этом проницаемый элемент. Через ф, крышку 3 и через газоплотное уплотнение 12 проходят дае концентрические трубы 13 и 14.Наружная труба 13 соединяется с четырьмя дчтьееими респилителлми Ср, черве которые жидкость может поступать в кольцо 9, Полый вело ловитвтсп в роликових лодшипииквх, (кь) расположенных в опорном кожухе 16, который соединяется е негЬдвижным сборником жидкости, представляющим собой корпус 17, выполненный иэ нержавеющей стали и снабженный проходом 18. Электродвигатель (на черт, не показан) обеспечивает привод полого вала с помощью клиновой ременной передачи,.Ьшывюипр юп ю актор Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушскэя наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 каз 2363 ВИИИПУстройства работает следуощим обра- ЗО)и.Б процессе работы польй диск вращается, жидкость поступает. по труь 8 13 В кольцо 9 из металли"вской сетки, проходит радИаЛЬЕОе Наружу Чврвэ НЕЕ, ЗВПОЛЕяя ПрО- ст)анство между П)01)0 Ос 1 Ой Сеой 11 и стенкой 2, и Выходит через канал, ОбазоВанный фланцем 7 л канавкой О. Газ поступаев устройс) во через полый вал 4 и КВНВЛЬ б ВХОДИТ В КОЛЬЦ 630 г ПООМЕЖУТОК между стенкой 2 и п)ОВОЛО НОЙ сеткой 1. Жидкйсть., находящаяся В прост)анстве ме)кду стенкой 2 и наружнОЙ сеткой1 Гре" ПЯТСТВУЕТ ВЫХОДУ Гаэа 3 СТЕНКУ ;, И Гаэ Н)ПрЗЗГяетс,я Ч" )еэ ПО)Ы 01 И 38 МО О элемента противотоком по о)1 оЦенио к жидкости и выходит по трубе 14.;.(Идкость Г обирае г ся в корпусе 1 и мо)кет бы г ь выпуцена через проход 18, если это требуеся,На фи.3 представлен комплект неподвижных корпусов 1 9, 2 О, 21, 22, конденса Гор 23 И бойЛЕр 24 КОТ "рыусГВН(ВЛОЕЫ ВОруГ п)иводного Вала 20, еп)лвогд 1 ОЙ вал )б ве 3- Щ сс 8 1 и Г) 0 и и Ц 3 0 м ы 8 э л 8 м 8 ны, Г) а с Г 1 О л О ж 8е нь 8 во вращающихся элементах, которые не Г 10(3 заьустс)нОВгязЕНь)У (ООПссх 19, 21 21, 22, Линил для подачи )кидкос Ги 2), 27, 23 а Также ЛИ 1 ИИ ДЛЯ П ОдсясИ Г Вра 2(1, 31, 31 снаб)ксны соответсау 0 ЦмВсосак 1 и )(гэ" т 0)ые не пОЕ 3331111 соеДинЯЯ мех(у СОООЙ соседив к 0)Г)са. Г 13)013 я 32 и жидкос Гнал 33 линии сабх(ены Оаздегчп елом 34, 01)соединЯет кОнленсатор 23 с 1;ОгГлектол ко- ПУСОВ, 1 с 1)оеая ЛИНИЯ 35:) ); 1 ЛКО",Гела линия Зб снабжень 1 зделигеегл 3 ) ;Ото рыи соепинс 16 Г бо 1 л)еп 24 с кг.г.)1)л;:м :;О. п)л)ОВ. Линий пода 1113)8 по,исОединЯ 8"Гся жиДкостной инин 27,П)01.ееос( рабОты Прияодиои 1)ВЛ 2;) В)аЩаЗТСЯ ДОИГателеМ Е ПО(3;ег) е 1, ПОДасс) )егидкои в ди Гиля 111(ннге )г 1 огГ) ь Осуществляется по линии 3, она смеиива ТСЯ (ЛИЦКОСГЬЮ 81 ИИ)1 2 ) и сП 0 сВЛелеой РВДИВЛЬНО НЗРУХг с 8 Г)еэ П)0)1 ИЦ 38 МЫ 1 Элемент в корпусе 21, контактируя Гри этом с парод, проходяцим радиально Гнутрь че- )8 З ЭТОТ ПРОНЕЛЦВЕМЫИ ЭГсеев 11 .есс, ЕЕИ ЗШВЙ КИПЯЩ 61 ф)с 1 КЦИИ В ПОВЛВ 38 МПй )1(идкости Отделяется и направляется с па" ПОМ ПО ЛИНИИ ( В ПРОЧ Щаг"МЫЙ 1)8 НТ расположенный в корпусе 20, в то время как Вьгсшая кипящая фракция Г)осуг)ает с х(ид).," КОСЬ 10 ПО ЛИНИИ ( В П)0111113(МЫг З 51- лесе)гТ, расГЕОЛОЖЕН 1 л В К 01)пусв 22 ЬЫСВ)ая КИПЯЩая ф)акЦИЯ, вьХОДЯЩВЯ из к 0)пугсз 22, и р Ооди 1 ПО лиии 3 б чаетГ 8 Грохо ) и через разделгГсель 37 В еакопигеГьнук) емкость, а Осталная часть ПОстугпает в бойлер 24 Пар вы;(огящил из бойлере 24 Пооходит по линии 35 В проницаемый элемент, расположенный в корпусе 22, Пар проходит черезпроницаемый элемент до тех пор, пока низкокипящая фракция выходит по линии 32, азатем он поступает в конденсатор 23. М(идкость, Выходящая из конденсатора, прохоДит по линии 33, часть ес через разделитель34 направляется в накопительную емкость,а остальая часть возвращается в комплекткорпусов,На фиг.4 компрессор 39 установлен наприводном валу 25, Паровая линия 32 и жидОстная лии% 40 соедняю) конгрессор скомплектом корпусов, а аюке с холодильниКОМ 4 "СООТВЕТСТВЕНг О, (И ДКОСТНВЯ ЛИНИЯ 42,снабженная разделителел 43, соединяет хоЛОЯЛЬНЕЛК 41 С КОМПЛВКТГ)М Корп/Сг хРг пРоЦессе Работь НизкокипЯВал фРакЦИЯ ВЫХОДИТ ИЗ (0 ЛПЛЕКТ 3 КС)ПСОВ И П)0ис) ходит по линии 32 в компрессор 39, где ОнаСЖИМ 38СЛ С ЕОЛус 61)18 я ЖИДКОСТИ. (ИД"кОсть прОуоди Г 10 лглнии 40 Р (Олодильник11 Лг:. 01;л те)еггс ТссГ) г Котоггог гОСПрглЕИмается высококипящей ф)акцьегл, Жидкость;2 з Ох)Вж)г)-311 в холодил:,етая, проходит поЛ 1 гЛ)Л 42, Ч 3 СГЬ 80 гЪ 83 раЗДЕЛИтЕЛЬ 43Н 30)Вллс)ТСЯ В 1 сКОП ГеЬНУЕО 8 МКОСТЬ, 3Пг"с) г) ЕеГ 31 ГЕЛгЛТСГЕ Б КОМПЛВКТ КОРГЕГ ОВПрр ссесг :Г" О Ггг с)ИИл)Иг(лд) ЕЯЯ Лл)г гг с Л /" . Г )ГГ РОРг(ГМПЛ)КГОМ КГ)РПГСГ)ЕХ Г);3 Х(8 С ХОЛОВИЛЬ 1 .Ог 1 11, соотве ст Б 110 иве(оста 51 лиив 4.г., Снабх(енЗЯ )азг).:ителем 43,Л) СОДИНЯО ХОЛОД)ГЬНИК Ч" г.О 11)8 КТОМКОРПУг;.Оа,П "р гсе р;бо, Г . Нл ;,(ег;1 г. ф 3 КегИГЕ ВЫегг)ДКП ИЗ КМПЛЕ, " 3 г(1;,г,У "ОВ И ПРОходлт по лй гии 32 в кокГ)ре;соре,)9 где онаг 1 г лгте 1 Г Гепл,ееег, .л ,лгло"т и- КОЛ.Е ГГг(г)гегт0 ЛИ."гл е)г) В (голопеллЬНИ(ГГЛ Н) ТВРЯВТ 18 ГЕЛО КТГ 008 ВогПРИНИ"Мптсв В. ЕСОКОК 1 ПИецвйг)Г)3 КЦИЕй (11 ДКОСГЬ,ОХЛЗЯГВСННВЯ В Хог)ОГ)л)ЬлИКВ, ПРОХОДИТ ПО45 )щии 44, часть 68 через разделитель 43лп)е г с "л ггг Ее г 1 есУег) сел 1 гт )ОСТВТО( В)ЗВг)36 ТГ;Я В (ОМПЛВКТ КОРПУСОВ.)г,лг 1)г) иг:,гег Ей е 8гсл Отвл 8ИЗ ПОВОЛОЧ 8 К ИЛИ ВОЛОКОН, ТО ОЕИ ггОГТ )13 ХОИТЬсяе В (ЕХаеИЧВСКОМ Контакте друГ С другом, .;.- Мох(но соединять между собой,няпйимео, путом Вязания или ткания, скле" г)Вгае ИЯ, ОНИ МОГУТ бЫТЬ СВЯЗВНЫ УЗЛВМИ, На)Ь П)ггМВ)ПЛВВЛЕНИВМ ИЛИ СОЗДаНИВМ ТВКназывасмого обьем 1 гзго металлического 1(ВРКВС 3 ПОПЕРЕЧНО 8 СЕЧ(1Еее ПГ)есМЕНЯ 6 ДЫХи;)зволочек или волокон может быть, наприМЕР, К)УГГОэТРэгеМЬЮегКРВСТООбРВЗН 06 Х)ТЯ ППЕДПОЧТИТЕЛ) НО ЕгРУЛг)8 ( ГлеЕНИВ10 15 20 25 30 35 40 50 55 Проницаемый элемент имеет, плоскость симметрии, в которой располагается ось вращения, например, он может представлять собой проницаемый стержень, который вращается вокруг оси, перпендикулярной оси стержня и отстоящей от его центральной точки. В частности, предпочтительно, чтобы проницаемый элемент имел несколько плоскостей симметрии, которые пересекаются по линии, совпадающей с осью вращения, например, он может иметьформу проницаемого стержня, который вращается вокруг оси, перпендикулярной оси его и совпадающей с его центральной точкой. Более предпочтительно, чтобы проницаемый элемент имел ось симметрии, которая совпадает с осью вращения, например, проницаемый элемент может иметь форму кольца, которое вращается вокруг оси симметрии. Если проницаемый элемент имеет форму кольца, то его наружный диаметр составляет обычно от 25 см до 5 м, а внутренний диаметр обычно находится в диапазоне от 5 см до 100 см.Проницаемый элемент может быть выполнен эа одно целое или состоять из нескольких отдельных частей. Если проницаемый элемент выполнен за одно целое, то он может быть изготовлен с порами, например, путем вспененного литья, или поры можно получить внутри, например, отливая сплошной блок вокруг частиц соли, которые после этого растворяются, можно также образовать поры между частями. представляющими собой, например, проволочные кольца, Если проницаемый элемент изготовлен иэ отдельных элементов, то они могут быть проницаемыми, в этом случае имеет значение соотношение пористости в каждом элементе й между элементами, как вариант, отдельные элементы могут быть непроницаемыми, Если проницаемый элемент изготовлен из отдельных частей, то часто предпочтительно их выполнять из проволочек или волокон, в этом случае поры проницаелого элемента образуются между отдельными его компонентами. Часто выгодно, чтобы проницаемый элемент был цельным и/или механически самонесущий, поскольку это часто уменьшает склонность уменьшения пористости в процессе работы, Часто выгодно образовывать проницаемый элемент из соответствующим образом сформованных частей, например, сегментов или криволинейных участков, изготовленных из самонесущего материала.Проницаемый элемент можно изготовить из любого материала, механическая прочность которого может противостоять напряжениям, которые возникают в нем при вращении проницамого элемента с заданными скоростями, Предпочтительно, чтобы материал не вступал в реакцию с жидкостями, с которыми он может вступать в физический контакт, Обычно проницаемый элемент изготавливают из стекла, пластмассы. например, силиконовой смолы или политетрафторэтилена, или химически стойкого материала, например, нержавеющей стали, никеля, титана или тантала. Как вариант, материал может представлять смесь из двух и более компонентов в соответствующей пропорции, Например, он может иметь корроэионностойкое покрытие, например, из.секла и пластмассы на корродирующей основе, типа ржавеющей металлической проволоки,Хотя обычно проницаемый элемент является цельным, мы не исключаем использование составного проницаемого элемента. Так, кольцо проволочной сетки можно окружить кольцом проницаемого металического каркаса,Типичными примерами материалов, которые можно применять для изготовления проницаемых элементов в устройстве, согласно данному изобретению, наряду с другиии можно привести кольца иэ тканной ленты, спеченной массы, плетеной или вязаной проволоки, мятой сетки, пены на каркасе, преимущественно пены на металлическом каркасе, волокнистого мата со спутанными волокнал.и или массы волокон,Под "пеной на каркасе" мы понимаем относительно жесткое губчатое вещество с секой, сбычно металлической или керамической. Такое губчатое вещество получается путем наложения металлического покрытия не брикет волокон, например, иэ войлока или разомкнутое губчатое вещество, например, полиуретановую пену с последующим вышелачиванием или другим способом удаления волокон или пены для освобождения металлической сетки и получения множества тонких проволок или волокон металла, сплетенных о трехмерную сеть. Под понятием "относительно жесткая" мы подразумеваем, что сетка способна выдеркивать центробежную силу, а также другие нагрузки, действующие на нее в процессе работы устройства, согласно данному изобретению, без существенного ее дефорлирования, что може привести к закрытию пор и. нежелательному уменьшению расхода жидкостей, Металлическая сетчатая губка также имеет греимущество в том, что ее л 1ожно легко обрабать вать для получения ее заданных размеров, она достаточно легко деформируется, напоимер, ее можно загибать на криволинейном участке, что благоприятно для монтажа ус. ройства,.Ь "ссььь ьГ) И а Л ь: В3 О Ц Е С С Е Ц 1 а Щ Е иГ Л, В Г .", ,1 Е ГОЛ ЯЭсЛЕМ ьна ь) ЗЭ (1)иьь Ы ьмс) с чг Г)сс 1 "ььиггь. (ьООЛДВЛЕТ Кп(ЭДОРИг)ННОГ СТОЙКОСТЬО ПО ОТ"НШагИО К Срвдо, С ЕОТОО)Й ОН с 4).,Е)Т КОИг(Та(ьтиооес)ТЬ В П(ОЦЕ,СЕ ьРЗООТ Ь(,1 вьРьЯГ(, ( другими материалами. Из которых можно изготавливать враща(ощийся элемент. можно отметить иержавеющуо сталь, мягкую сталь, латунь, аломииий, никель, монель ме.алл, Выбор подходящего материала непредставляет затруднений для специалиСтов,Скорость вращения проиицаемого элемента наряду с ц)угим 4 причинами зависит 10 от его порис ости, расхода жидкостей, а также от расстояния по радиусу, которое проходят жидкости в проницаемом элементе.ЫИИ 4 альнаГ СКОРОСТЬ ВРВЩЕИИЯ ПРОНИЦВ- е)4 ого элемента часто зависит от параметров Тсььь:.-Спь ьь 1 ДсО "тн )ьсс(аС 4 ЫВЛЬНВЯ СКорОСТЬ ВПВЩЕНИЯ ГРг)111 ЦВЕМОГО ЭЛЕМЕНта ОПРЕДЕЛЯ- ется меха,(14 ческой прочностью его, а такжес ъ Ха4 Ч ьь г с Оь й П О О ЧО Г Ь Ю В р 3 ща ЮЦЕ ГО С я ЛЕсььььтсэ, ЕСЛИ Ог Г 1 рИМЕНЯЕТСЯ. :СЛИ ИС" г. ПОЛ(сэ ЕТСГ ВГ) Ш.ьОЩИИСЯ ЗЛЕь 4 ЕНТ И ЕСЛИ ОН11)(еет Форму полого диска из нержавеющей С ГВЛИ, ВНУТР 4 КСГ) ОРЭГО РВЗМЕЩавтСЯ ПРОНИ;,аеь) элег 4 еит, то обь)чно скорость враще;,:.;:, диска диаметром О,5 и составляет ;)Г-;. С 11"1 - Ь(1)Г)1 й(С 4 ЬЬС(ьь; ь)ля ЛИСКВ ДИВМЕТРО)4 1(4;, - (ьОГ-;ООГ об 14411; дгя диска диамет - ,грь"-, - 4(Р"-.91 б)м(414 П)и УвеличеНьлс(ЛС;,;Кос:(ЭО:Тььь ГСэаЦО 114,1 ТОЛЩИНВ СЛОЯ :;","С СЭ, Иа Отса(КЗХь, Пор ПроницаЕМОГО ЭЛЕ"ь((ь ТЛ с ", ь ЕК) гьпь)Мь КГярЕ 1 Г)М ОВССТОЯНЫИс-ь(ы с 1 " УьЕ)1 (сьЕгсяПЛОЛ с)"ы (")РПГ"Ь Вс)В%сил,ьой)(.Всь ь ЦД с)с б сс1(ьг Т,Е1 (Э)-,.)ЭДЯ Об/сс; с 1 И ПрвдПЧТИслс )с) )П(.я)с) ОбЭ/ьИН.П)4 ь заьаниь)ь .,рЕд(180 )(ьКОрвнь)йь атакже 1)г(д 1 аль(эа расстояния, которое ;1(идко(ти протекаот в пооницаемом зле" с(Т(ь МОжио ЛЕГКО ПОДСЧИТВТЬ ЕГО СКОРОСТЬ .ьь 1 д,с;ь 1",ьсь(,ьяОсь вращения может быть горизонтальЬ(Э 1, ОЕ)гьИКг)ль 40 ьс) ИЛИ ЗВНИМВТЬ ПРОГ 4 ЕжУТОЧНЫИ ь)ГОЛ ьс(ясд)с НИМИ, ОдиаКО ЧВСТО)К;:ат(Э)ЬН(эь ЧТООЫ Она ОЬЛВ ВЕРтИКВЛЬНОИ.4,:; Г-;(;)4 14 с(эльзуется проницаемый элемент Вфос)4.;ь, КОяс(аь, ТО ООЬЧНО 1)раЩЕНИЕ ПарадаьсЛ 4 вьь) сссььЭЕЗ Вал ВЫСтупа)ОЩИЙ ИЗ ПЛО(СКО(;Т 14 гсЛ),а На ЕГО ОСИ (НВПРИМЕР, СВЕРХУ Ил 4 С 11 эь)с, Еь)ГВЛ Г)Ссь ВЕОТ 14 КЗГЬ 143, Проиица Е)с(ь с(,ьл сьН" Мо,ьУЕ ПО)4 сяьодИТЬСЯ ВО Вращемние, напримеа, с помощьО гидроприаода с)ььссаьяьг",1 Р ьМС)ььсь ОбвротОВ ШКИВВ С рв- Г,.не:, р" ьь )ектродаигателя или трубопрово- Д 1 М ььзнСТГ.)Ус)сЦИЯ ПОДШс)ПНИКОВ ДЛЯ ВРВЩВЮ ЦЕГСьСЯ ЭЛЕМЕНта ИЗВЕСТа СПЕЦИВЛИСТВМ, Наьи(р)МЕр, МэжНО ИСПОЛЬЗОВатЬ ОбЬЧНцв аадиальнье и 1)а)эиа)эьно-упорные подшип 1828406 10Направление течения второй жидкости в способе, согласно данному изобретению, зависит от соотношения плотностей двух жидкостей, э также от их скоростей течения. Может быть спутное течение или противоток.Течение жидкостей сквозь поры прони.- цаемого элемента осуществляется по существу в плоскостях, перпендикулярных оси вращения, т.е, осуществляется радиальное течение, хотя мы не исключаем возможности возникновения составляющей скорости небольшой величины, параллельной оси, Понятно; что если использовать проницаемый элемент, у которого толщина по радиусу существенно больше осевой длины, например проницаемый элемнет в виде диска, и осу" ществлять подачу первой жидкости равномерно по толщине вдоль диска, то в этом случае можно уменьшить аксиальную составляющую скорости первой жидкости, Например, если проницаемый элемент имеет форму диска, то он может иметь диамтер 80 см, а толщину 20 см,По крайней мере, основная часть первой жидкости или ее производной выходит и проницаемого элемента вблизи радиального наружного его периметра. Поэтому делают устройство, которое, по меньшей мере, уменьшает выход жидкости по радиальному наружному периметру проницаемого элемента, Например, если проницаемый элемент имеет форму кольца, то его можно изготовить в виде слошного покрытия на двух плоскостях, или диски можно поддерживать в контакте с каждой из плоскостей или с вращающимся элементом, если он используется, который можно приспособить для предотвращения вышеупомянутого вытекания на расстоянии от радиального наружного периметра проницэемого элемента, при этом вращающийся элемент может иметь, например, форму полого диска, в котором располагается проницаемый элемент, плоские поверхности проницаемого элемента, при этом вращающийся элемент может иметь, например, форму полого диска, в котором располагается проницаемый элемент, плоские поверхности проницаемого элемента плотно контактируют с плоскими поверхностями полого диска., . Если имеет место противоток, то понятно, что необходимо средство для подачи в .проницаемый элемент второй жидкости, оно должно быть расположено на заданном расстоянии от оси вращения и предпочтительно у радиального наружного периметра проницаемого элемента. Например, проницаемый элемент может крепиться во вращающемся элементе, образуя промежуток между радиальным нэоужным периметром 5 10 16 20 25 30 35 40 проницаемого элемента и внутренней поверхностью вращающегося элемента, в этот промежуток вытекает первая жидкость, образуя жидкое уплотнение, через которое вторая жидкость может поступать в проницаемый элемент. Если вторая жидкость представляет собой смесь компонентов, то они могут подаваться в упомянутый промежуток через один и тот же или отдельные питатели, которые представляют собой обычно радиальные каналы, выполненные в корпусе вращающегося элемента,При двикении первой жидкости радиально наружу через вращающийся проницаемый элемент давление, действующее на нее, увеличивается, Поэтому, если имеет место противоток, то понятно, что в месте под. ачи в проницэемый элемент вторая жидкость должна быть под давлением, которое больше давления первой жидкости в этом месте проницаемого элемента,Если проницаемы." элемент помещен во вращающемся элементе. то устройство для подачи первой жидкости в проницаемый элемент обычно имеет отверстие во вращающемся элементе, через которое может протекать жидкость. Если вращающийся элемент представляет собой полый диск, то устройство для подачи обычно располагается на оси, хотя мы не исключаем возможность того, что его можно располагать между осью вращения, э также средством для подачи второй жидкости в проницаемый элемент, Если первая жидкость является смесью ком- пбнентов, то их можно подавать г проницаемый элемент через одно и то же или отдельные устройства для подачи; например, их можно подавать через концентрические трубы,Если в данном изобретении применяется проницаемый элемент, который опирается на вращающийся элемент, то устройство для выпуска первои жидкости или ее производной из вращаощегося элемента обычно включает в себя одно или несколько отвергсий, расположенных по периферии вращающегося элемента на расстоянии от оси вращения, через это отверстие или отверстия жидкость может выходить в виде капель. Например, если вращающийся элемент представляет собой полый диск, в котором располагается кольцевой проницаемый элемент, то отверстие обычно выполняют в виде расположеннои по окружности щели в стенке полого диска, и щель преимущественно непрерывна, или в наружной стенке выполнен ряд отверстий,Если в устройстве, согласно данному изобретению, используется проницэемый элемент, расположенный во вращающемся элементе, то ус; ройстао для выпуска второйжидкости, ее компонентов или производной из враща 10 щегасй элемента обычно ВключаВТ О СЕб 51 ОДНО ИЛИ НВСКОЛЬКО ОТВВРСлтИ 33 Ва Гра(3 аО(демс 5 элементе, через кота 33:3(3 мо- Й.т ПРОТВК)ть ВтагЛЛ )КлЛКОСТЬ, ЕЕ КОМПОНЕН Ы ИЛ. П 1 г 3 За(303 ая 3(СЛИ Враца 0 ДИИ(с( злем 831 т п 338 дстс 1 влЯзт сОбОЙ поль(Й лиск, В Г Г 3 Г),. 1 , Олл" ллсг(лс КГ 3 ЦгОГ 1;ПГ)1 л рГ 1 цл ЭЛ(МВ .Г, ", ,г) От 3(Гс)1383(33 О-.3 ОС(10 ОГ 1(1;.(3 лРл 111 гл 3 г(лЫЙ )ГсллЧ Г Вол)1 агЛИ 1 3 г 1-3 Ег 331 Ог 1 И(лОЛЬЗУР.Йл;3 г)т в 3)с (1(гс(нгг(с 3 (,баоникеК 133.СТ 51 (Л(1(31118 р, 3 (ОГ)Г(усе, О Ка 0330 г30,., т С(3(ИВТЬСГ Й(ИДКОСТл 3, ИХ КМПОНВНтЬ1 Г 1."О" ГЬ 3" К 1 ООЫ" ОЫ)(03)5 Г 1 З 30)НИ"РЛГ,Г Г) Г 18(81 ТЛ 33 ГлзГ,ОЙ НИ ГГ ОСИ 3(.С"О 1 Й ,Г)ОГ 38 ЗТПГО, ВОЛИ Г(ег(3 ОгК 3(Ьгл; лл3 ,.1 Г)3Ч С Г (1 О 1 аЦ В и И ;, 13 а ( О а О3ГГзони 30 л(г 3 3318 мент или вра 333033 и 5 ОЙзлемп 3 т если ан поименяетсЯ, снаб)ка 10 тсяКанс 1 ЛОМ, Проходящим ПО окг(3 г)КНОСТИ, о Котаоый 3 Вкзйт (18 ОРВЙ:кицкасГь, О 3)н илилог КП 1-г)0 Встг Ггу)г)33 ПГ;р-, Мп(3 л(3)к(."1 ньо", непадоих(ных сборников, 313"Г) (Им 8 (3П 1 ОС 1(И) ЧВР 13 КОВ 31 0 ГГ)гй(ВН 13 Вканал, 3 ПОД Действием ЦВ 11 трг)бе)кОй силыпеооай жидкость напраогЙется через сборНИК О Спа ГВВТСТОУ(С 338(1 МЕСТО,33)г)(31)Й ПраобЫОВНИЙ жид;Отей В Пуан0 аег(01 г элсмгиге 5 г)л 518 тс 51 (3 гкие 1 03 Г(И 3(3 Ь(3 лк РаМВРОВ Г 1ОНг)33 У"га ЙЛ(г 3(НТ;.383 ЗИГа И 31)ОН 31 ЦВЕМОСТГ СКОРОГ)т(л ВОВ 318 ни 3, а так)ке скаоастей тсче(1 ил жидкостей,;: ГИ П:31:31181 РЬ 1 ОКВЗЫВ 31 ОТ СОВМВС 1 08 Дейгтвие на Время пве(г)ыоан(ля Наг)рилг 1833 гсЛИ гОПЛИЧИР 18 ТСЙ РалИУС П)ОНИЦсВМОГО" З 1 ГВ ., ИРЛл)т(лС г О" П)ЯР 3 13 Г(3 ВОВМЙП 3О ( 3 Ь; В г(,; г У М 8 Н Ь ЦК 8 Г " 5 Понятно, что для создания в проницаемам элемента жидкой поверхности большойплощади первая жидкость и/или втораяжидкость, если она находится в жидком со 5 таянии, должны преимущественно "смачивать" по существу всю поверхность стенокпор праницаемого элемента. СмачиваниеГ)рани 338(иаго элемента зависит от динамических (3 акторо 3, но оно улучшается при1 3 обеспечении раонооесных условий смачивания, Так жидкость, име)огцая малое межфазНОВ Натв)КЕН(ИЕ С ПРаНИЦаЕМЫМ ЭЛЕМЕНТОМ,буде г стремит:ся оттеснить от поверхностипО проницаемого элемента жидкость, имеОшую большое ме)(фазное натяжение спроницаемьи элементом, этому процессу; -Геснения способствует малое межфазноеНВТЙХВНИВ .г(3)КГУ ДВУМЯ жИДКОСтйМИ. ДЛЯулучшения смачиоаемасти проницаемого,.О ЗЛЗМВ Га 110 ОВХ 310 СТЬ ВГ ГОР жЕЛЭТВЛЬНОпакрыоать сма 33183 Ощим агентом, или сма)иоаОщий аген, желательно добавлять, покг)ай(18 Й мере, а одну из жидкостей, Напри 3(.Р, ОСЛИ 3(лРОО: Й(3(3 КОСТЬГО 5)ВЛЙЕтСЯ ВОДа;а П 3 Г)Ь Г(г)ЖГ(И 1338 М(3 ГО ЗЛВМВНТЗ ИМВЮТ ГИД:ад)(5;ис Га 3(3)хнасть, например, прони(Ц 301,Ь(Й ЗЛВМЕ т ИЗГОТОВЛЕН ИЗ СЕТКИволокон полиг 81 Т)а(3)торзтилена, то соответгпв"" Г 3 а-активное В.щест,10 Оа, Такао ;Вк 33 ОДВ 3 г)ЛСгльфаг НВТРИЯ ИЛИЛН(33103, МО:К 40 ДабаоЛЙТЬ В ВОДУ. ССЛИпора и Глг 1 Г(гс с)(ьВяОт 1,Й жидкимито часта Выговна, чтобы стенки пор смачи;.,злись В пеог,ую очеедь, первой жидко 35 стью,Носко)ько проницаемых элементов,ка,"кдый,;3 которых снабжен соответствую 33;г,м СбаРНИКОМ, ОбЫЧНО КОЖУХОВ МажНО СОЕД(,3 ТЙ(Ь ПОСЛ 8,13,(33)атеЬ)10 ПРОТОЧНОЙ КОММУГ 3 ИК 3 Иеи, Хат 14 Ы НЕ ИСКЛРЗЧЗВМ Воэможности3)ИМОНОНИЯ Кс(НРГ 3 ПО ГВр(3(3)ВОИИ С СООТВЕТСТ1)у 3 ощ 11 ствои(3311 устройством, как это былоОписано Выц(8. Понятно, что соответствуюЦИО НВСОСЫ, ГДО Э Га НУжна, МажНО УСтаНОВИТЬ45 в л)3 ьюох, соединяо 31 их соседние проницаемые .33181.1833 т 33, Опт(1(иально располагать3 Р 01 ИЦ 38 МЫВ ЭЕМегТЫ НЗ 033 Ц 834 ОСИ. ЖИДакти могут протекать спутно через ряд элементов, но асто Выгодна их направлять5)С 3 П 3)гэтиг)гДОКОМ,Таким Образам, в данном изобретениитакх(8 предлзГается устройство для Осуще( (ВГ(счиг г 3 Со (33. Нд Межд)г дауМя ЖИДКИ"т 331 Фазами, пе,")ВВЙ из которых является55 ждастло, Глодержащее несколько прони Ца 8(33)х элем Витав, СОВДиненных ПОСледователь)10 так)1 М образом, что жидкостипротекают (Врез парь проницаемцх элементов 13;)и среднем ускорении, поменьшей118 РВ(3 О К 1 с .П р и м е р 1, Кольцевой проницаемый элемент, внутренний радиус которого 4,7 см и наружный радиус 9 см, выполненный из плетеной сетки 9031 (поверхность раздела 165 м, проницаемость 94) установлен в полом диске (фиг,1 и 2). Диск вращается со скоростью 2850 об/мин, при этом раскис- ленная вода с расходом 17 10 м /с подается в полый диск и происходит радиально наружу через поры плетенной сетки, а воздух проходит радиально внутрь, Была измерена концентрация кислорода в воде, выходящей из диска, по пробе растворенногои ней кислорода. Опыт был повторен при скорости вращения 3350 об/мин. В дальнейших опытах в полом диске были размещены стеклянные шарики (диамет 1 оом 1,5 мм, поверхностью раздела 2400 м, пористость 50), опыты проводились при тех же самых условиях: расход воды и скорость вращения. Так называемые обьемные коэффициенты массобмена были досчитаны по уравнению:Я Се 1 - С 1 К"=Чи С-С,где К - коэффициент массообмена при регулировании по жидкой пленке, мс;О - обьемный расход воды, м /с;Ч - обьем, занимаемый проницаемым элементом, м;С 1 - концентрация кислорода в поступающей иоде;С 2 - концентрация кислорода в выходящей воде;Се 1 - равновесная концентрация кислорода в воде при окружающей температуре,а - пове 1 охность раздела проницаемого элемента (м ).Результаты опытои приведены и табл.1, иэ которой следует, что увеличение среднего ускорения выше 5000 м/с приводит к росту обьемного коэффициента массообмена,Л р и м е р 2, Кольцевой проницаемый элемент имеет внутренний радиус 4,75 см, наружный радиус 9 см и глубину 2,54 см, он выполнен из материала.Ретимет 45 (поверхность раздела 2400 м /мз), пористость 96 Я,. элемент установлен в полом диске, представленном на рис.1 и 3, Диск вращался со скоростью 1450 об/мин: при этом раскисленная вода расходом 16,7 10 м /с подавалась в полый диск и проходила радиально наружу через поры материала Ретимет 45. а воздух с расходом 16,7 10мз/с поступал в полый диск и проходил радиальНо внутрь, Измерялась концентрация кислорода в воде на входе и выходе из пологодиска путем отбора пробы на растворенныйкислород. Обменный коэффициент массообмена подсчитывался по уравнению, при 5 веденному в примере 1,Дальнейшие опыты проводились приувеличенных скоростях вращения, результать 1 приведены в таблИз табл.2 мок о увидеть, что при увели 10 чении среднего ускорения от величины приблизительно 5000 м/с имеет место заметный2рост обьемного коэффициента массообмена,П р и м е р 3, Кольцевой проницаемый15 элемент имеет внутренний радиус 4,8 см,наружный радиус 9,2 см и глубину 2,54 см,он изготовлен из тканной ленты стекловолокна (тканая сетка 9048, поверхность раздела 1000 м /м, пористость 950/,) и2 320 установлен в полом диске, как это показанона фиг,1 и 2. Диск вращается при 1000 об/мин,раскисленная вода с расходом 8,3 10м /с подается в полый диск и протекаетзрадиально наружу сквозь поры в ленте из25 стекловолокна, а воздух с расходом 8,3 10м. /с подается в полый диск и протекаетзрадиально внутрь. Концентрация кислородав воде на входе и на выходе из полого дискаизмерялась по пробе растворенного кисло 30 рода, Обьемный коэффициент массообменаКа подсчитывался по уравнению, приведенному в примере 1,Дальнейшие опыты проводились прискорости вращения 1500 об/мин,35 Для сравнения вышеупомянутые опытыбыли повтореньь используя кольцевой элемент, наполненный стеклянными шарикамидиаметром 4 мм (поверхность раздела 900м/мз; пористость 38 Я.40 Результаты этих опытов приведены втабл,3, из которой следует, что для проницаемых элементов, изготовленных из одного итого же материала и при приблизительноравных поверхностях раздела, большей по 45 ристости соответствует больший коэффициент массообмена, причем эти проницаемыеэлементы изготовлены из проволоки или волокон,П р и м е р 4, Кольцевой элемент(внут 50 ренний радиус 4,5 см, наружный радиус 9,2см, глубина 2,54 см, поверхность разделаприблизительно 350 м/м и пористость98;4 (изготовлен из тканой ленты из проволоки нержавеющей стали диаметром 12055 мкм, он установлен в полом диске, как этопоказано на рис.1 и 2. Диск вращается при2000 об/мин, при этомзоаскисленная вода срасходом 8,33 10 м /с и воздух с расходом 8,33 10 м /с подаются в проницае31828406 Таблица 1 Объемные коэффициенты массообмена системы ВодаУкислород т;л "дэ ю 1 а(, 1 Юе мсЛ. Среднее ускооение,и/1 ки КЛЯННЫ 8 Ц 45 ъемные коэффициенты массообмена среднее ащения, об/ми Око реднее ускорение, м(с 1450 2200 2580 2950 3350 мый элемент, как это показано в примере 1. Концентрация кислорода в воде на входе и выходе измерялась как в примере 1, а объемный коэффициент массообмена подсчитывался по формуле, приведенной в примере 1,Б сравнительных экспериментах ис- пользовались проницаемые элементы, имеащие вышеупомянутые радиусы, глубины и поверхности раздела, они Выполнены из тканной л 8 нты из прОВолОки нержав 81 ощей стали диаметром 150 и 250 мкм, соответстВенно, Результаты опытов представлены В табл,4, из которых следует, что вращаощееся массообменное устройство, В котором проницаемый элемент имеет волокна диаметром менее 150 мкм, Обеспечивает более высокие коэффициенты массообмена, по сравнению с таким устройством, у которого проницаемый элемент состоиг из волокон диаметром равным 150 мкм и более,П р и м 8 р 5 Опыты поивгденные В примере 4, повторили, используя г 1 роницаемый элемент, изготовленный из материала Ретимет 60 внутренний радиус 4,5 см, наружный радиус 9,2 см, глубине 1,27 см, поверхность раздела 5600 м /м, эквивалентный диаметр волокон 80 мкм). Объединенный коэффициент массообмена оста 1,503 сП р и м е р 6, Опыты, приведенные В примере 5. повторили, используя пооницаемый элемент, выполненный из материала Ретимет 45, поверхность раздела 2400 м/м, эквивалентный диаметр волокон 160 мкм, Объемный коэффициент массообмена 5 составил 0,795 с 1,Формула изобретения1, Устройство для реализации процессамассопередачи между двумя текучими фаза 10 ми, из которых по крайней мере первая фазаявл тется жидкостью, содержащее проницаемый элемент, поверхности стенок которогообразуют извилистый канал для прохождения текучих фаз, установленный с возмож 15 ностью вращения относительно оси,средство для подачи и выпуска текучих фаз,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с цельюувеличения пропускной способности жидкости и Обеспечения надежности, проница 20 емый элемент выполнен из прядей волокон,фиорил или нитей, взаимосвязанных междусобой в трехмернуя основу, при этом элемент имеет пористость по меньшей мере90, и межфазнуо поверхность по меньшей25 мере 10 ПО м /Я.2, Устройство по П.1 о т л и ч а ю щ е ес я тем, что пряди, Волокна, фибрилы илипити им 81 ОТ точечные связи,3, Устройство по пп,1 и 2,"Отл ич а юще 30 8 с я,ем, что трехмерная основа выполенна из металла.1828406Таблица 3Таблица 4Зависимость объемного козффициента от диаметра волокна